全尾砂膠結(jié)粒徑配比優(yōu)化研究

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1、ISSN1671—2900采礦技術(shù)第10卷第5期2010年9月CN43—1347／TDMiningTechnology，Vo1．10，No．5Sep．2010全尾砂膠結(jié)粒徑配比優(yōu)化研究胡亞軍，姚振鞏，南世卿，賴偉(1．長沙礦山研究院，湖南長沙400041；2．河北鋼鐵集團礦業(yè)公司，河北唐山市064200)摘要：針對全尾砂顆粒極細引起的一系列問題，提出摻加一定比例的粗砂進行粒徑配比優(yōu)化的方案。通過分析全尾砂、粗砂的物理化學性質(zhì)，優(yōu)化計算最大沉降濃度，以及坍落度及強度試驗，確定了最佳粗砂摻加量。研究表明：當粗砂摻加量／"t=13％

2、時，充填料漿具有最大沉降濃度75％，比全尾砂濃度提高4個百分點。同時充填料漿具有良好的流動性，減少了管道的阻力。關(guān)鍵詞：全尾砂充填；粒徑配比優(yōu)化；最大沉降濃度；摻加量全尾砂由于顆粒極細，孔隙率較大，一般礦山以(1)全尾砂的孔隙率達到62％，不易混合成高低濃度狀態(tài)輸送。由于含細顆粒高，充填倍線受到濃度充填料。粗砂的曲線坡度較陡，其粒徑比較均限制。充填料漿含水量高，進入采場內(nèi)長期呈流動勻。全尾砂、粗砂加權(quán)平均粒徑大小差別在5倍以狀態(tài)，不易凝固，嚴重影響下一步的采礦。上，能夠相互較充分的混合。凡口鉛鋅礦尾砂(d。=0．075mm)其

3、極限輸送表1全尾砂、粗砂的物理性質(zhì)濃度僅能達到71％。而且，由細顆粒組成的料漿在材料名稱(k密度容重高濃度狀態(tài)下流動性較低，從而導致料漿阻力成倍g／m3)(kg／m3)加權(quán)平徑提高，自流輸送距離受到很大的限制。因此，有必要結(jié)合礦山實際情況，采用粗、細混合料：粗料為一3mm粗砂，細料為大量的一74m全尾砂，實現(xiàn)全尾砂高濃度充填。1全尾砂和粗砂的物理化學性質(zhì)全尾砂1．311．189．4620．7217．424．470．9615．94凡口鉛鋅礦全尾砂及粗砂的粒級分布及物理性(2)全尾砂中的S含量為9．46％，增加了料漿質(zhì)分別見圖1、

4、表1，其化學成分測定結(jié)果見表2。的稠度，對充填體的后期強度有一定的影響，但并不是十分嚴重，在本文的試驗中不予考慮。／／／／／f2粒級配比優(yōu)化計算廠／／最大沉降濃度是影響充填體強度的重要參數(shù)，}也是影響充填成本的重要經(jīng)濟指標。對于從事充填細全黽砂

5、的技術(shù)人員而言，提高最大沉降濃度是其工作重點。／／l最大沉降濃度實際上是各粒子包圍的薄膜水間／{的一種互相接觸的狀態(tài)，與粒子形狀、大小、和粒徑／}分布(以加權(quán)平均粒徑d。表示)、薄膜水層厚度和／顆粒比重P／p。有關(guān)。其公式如下：墼C：)()(1)Po0圖1細全尾砂及粗砂的粒級分布式中：

6、．p=Pi[1+(1-pf／p)·n]從圖1、表1、表2可以看出：d。=(32．5496·／"t+7．7540)／10018采礦技術(shù)對于采用不同的摻加量，有不同的最大沉降濃當粗砂摻加量n=0～ll％時，單軸抗壓強度值度。當其中某一比例最大時，認為此時混合物就具變化比較平緩，當>15％時，試塊單軸抗壓強度隨有最優(yōu)的級配。因此，對公式(1)求極大值，可得：n著粗砂摻加量的增加而急劇降低，當t／,=13％左右=5．7099—5．9467a／(a+b)。時，單軸抗壓強度取得極大值。高泉教授、金文斌等人根據(jù)全尾砂和粗砂沉降試驗資料，通過

7、線性回歸得出：a=0．8171；b=0．0532。由此可以得到：／1．=0．1267。通過粒徑配比優(yōu)化計算，確定粗砂摻加量為12．67％。最大沉降濃度可以通過集合沉降進行測定。試驗表明：料漿最大沉降濃度達到75％。3粒徑配比優(yōu)化試驗3．1通過坍落度試驗確定，l為了了解粗砂和全尾砂混合料的流動特性，進圖2單軸抗壓強度變化曲線行了坍落度試驗。采用標準的圓錐桶，桶高300mill，上口直徑1001Tim、下口直徑200mill，按建筑工4結(jié)論程規(guī)定測定濃度為75％，灰砂比為1：8，摻加不同比(1)全尾砂、粗砂的物理化學性質(zhì)及粒級分析

8、例粗砂的充填料漿的坍落度。測定結(jié)果見表3。表明：全尾砂孔隙率過大，而粗砂粒級均勻，易與全表3坍落度試驗結(jié)果尾砂均勻混合；全尾砂5含量偏高，但對充填體的影摻加量坍落度摻加量坍落度摻加量坍落度響不大。(％)(cm)(％)(tin)(％)(era)(2)通過最大沉降濃度公式優(yōu)化計算，以及坍09．9815．3l519．55l2．4l0l6．21820．5落度及強度試驗，確定最佳粗砂摻加量n=13％，混613．31218．42O21合料漿最大沉降濃度75％比細尾砂沉降濃度提高了4個百分點，且流動性較好，實現(xiàn)了真正意義上的分析表3，可以看

9、出：高濃度膠結(jié)充填。(1)在濃度75％，灰砂比1：8條件下，坍落度(3)凡口鉛鋅礦在全尾砂膠結(jié)充填試驗期間，隨著粗砂摻加量n的增加而增加。充填料漿借助自重輸送的濃度達到75％，尾砂利用(2)當n≥12％時，坍落度滿足建筑工程規(guī)范率達到了90％，實現(xiàn)了尾砂無廢化、少廢化的目的。